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中空玻璃暖边技术的发展

2019-10-05 17:44:51

对中空玻璃而言,暖边技术已成为了一个工业词汇。在经历了几十年的发展之后,中空玻璃的基本结构都基本相似,由原片玻璃、间隔层气体和边缘密封系统几个部分构成。原片玻璃和间隔层气体的种类、结构和功能已有深入研究;边缘密封系统,尤其是暖边系统,1997年才开始在国内推广,产品虽有一定程度的发展,但尚未被人们广泛认识。

  1、中空玻璃暖边技术的定义

  对于暖边技术的定义,较早的一种说法是:任何一种间隔系统只要其热传导系数低于铝金属的导热系数,就可以称为暖边系统。这种说法在一定程度上反映了暖边间隔条系统的特点,但不够严格明确。

  2、暖边技术的发展

  中空玻璃由美国人托马思·司特森发明,1865年获得专利。当时的结构为两片玻璃,中间使用绳子或木条来间隔,外面采用焦泥来密封,缺点在于密封性差,内部没有干燥剂。在以后的大约100年里,中空玻璃的发展十分缓慢,只在局部结构方面得到了某些改进。从上个世纪60年代起,现代中空玻璃材料的逐步出现和广泛使用,包括铝金属间隔系统、有机密封胶和3A分子筛等,才使中空玻璃的密封性能得到彻底改善,形成了目前的结构。铝金属间隔系统的应用使中空玻璃的现代生产成为可能、但却牺牲中空玻璃的节能性为代价。这是由于铝金属间隔系统的导热系数大,造成屋内夏天的冷负荷增大,冬天的热损失增大,严重时形成玻璃内表面结露,造成中空玻璃失效。为解决中空玻璃边部的热损失过多的问题,20世纪70年代末,美国出现了世界上头一个真正意义上的暖边间隔系统,即Swiggle间隔系统,它的热传导和节能性能较铝金属间隔系统有所改善,但同时减少了中空玻璃的密封寿命。直到20世纪80年代末,两名加拿大科学家头一次开发出同时解决中空玻璃节能和耐久性矛盾的间隔系统,既超级间隔系统,引发了中空玻璃行业的一场革命。在国内,传统铝槽式中空玻璃产品应用时间较长,已得到普遍认可。暖边系统虽然从1997年才开始在国内推广,但由于这种产品是在传统方法基础上经过改进的,而且产品能使中空玻璃的隔热、隔音及节能性能大大提高,因而暖边系统越来越受到重视。

  3、暖边系统的结构原理及实现方法

  从传热方式来看,中空玻璃的边部的密封系统与玻璃板紧密接触,属于多层平壁间的传导传热叹因而间隔系统材料的导热系数对热阻的影响极大,故采用导热系数较小的材料(如不锈钢),即可得到暖边间隔系统。

  目前,普遍使用的暖边间隔系统结构为双道密封结构。头一道为丁基胶密封,二道为聚硫胶或硅酮胶密封。这种结构不但密封性能好,而且具有良好的弹性、可起到辅助密封、缓冲和保护的作用。暖边可以采用三种方法得到:

  a)非金属材料,如超级间隔系统、玻璃纤维条;b)部分金属材料,如断桥间隔系统、复合胶条;c)低于铝金属传导系数的金属间隔系统,如不锈钢间隔系统。

  4、暖边间隔系统的特点及分类

  暖边间隔系统具有如下特点:低导热性改善隔热性能;明显改善整窗U值;提高中空玻璃内表面温度;良好的抗结露和抗霉菌功能;有效的减缓窗户附近的空气流通等。

  从材料角度,可将暖边间隔系统分为两大类:一类为低导热系数的金属框与密封胶组成的刚性间隔,另一类是以高分子材料为主制成的非刚性间隔系统。在1995年前,主要是铝间隔条。暖边技术产生之后,暖边间隔系统占据了整个北美市场的82%左右,其中刚性间隔占据54%,主要为U型的不锈钢材料;非刚性间隔占据28%,如Swiggle胶条以及其他含干燥剂的聚硅酮发泡产品。剩下的18%仍然是铝质间隔框。

  从节能性能角度,暖边间隔系统可分为以下三大类:低性能、中等性能和高性能间隔系统。

  5、暖边间隔系统常用密封技术

  对暖边系统而言,优良的材料特性是重要的,但间隔系统的密封结构同样是影响中空玻璃使用寿命的关键之一。传统槽铝式中空玻璃的密封结构可分为单道密封和双道密封两种。

  单道密封是较简单的制造方法。这种方法是将两层玻璃加上槽铝式隔条,分子筛填充在铝隔条内,铝隔条的四边用插角接好,再打上密封胶把铝隔条和玻璃粘好。单道密封由于铝式隔条紧靠着玻璃,隔热不如暖边间隔条中空玻璃,而且密封效果较差,容易进入潮气,难以达到使用要求,所以建筑上大多采用双道密封。

  所谓的双道密封工艺由两道工艺来保证,即头一道密封是热熔性丁基密封胶,主要起密封作用;二道密封由聚硫或硅酮密封来完成,因其具有良好的弹性而起到辅助密封、缓冲及保护作用。生产过程中是把填充了分子筛的铝隔框两侧涂上丁基胶,将两片玻璃的边部粘合在一起,而后在铝隔框的外侧、两片玻璃之间涂一层聚硫胶(或硅酮胶);铝隔框对两片玻璃起了很好了的支撑作用,作为干燥剂的分子筛保证了中空玻璃内部空气的干燥,有效提高玻璃内外部抗凝霜结露的能力,而丁基胶和聚硫胶同时使用,使中空玻璃具有良好的密封性能和耐紫外性能,从而具有良好的耐候性,延长了中空玻璃的使用寿命。